近日，南京林業(ye) 大學生物質納米流體(ti) 及3D打印課題組在材料領域國際頂級學術期刊Advanced Functional Materials（中文譯名《先進功能材料》，影響因子18.808）發表了題為(wei) “3D Printed Ti3C2Tx MXene/Cellulose Nanofiber Architectures for Solid-State Supercapacitors: Ink Rheology, 3D Printability and Electrochemical Performance”的研究論文。博士生周國強為(wei) 論文第一作者，李美春教授、梅長彤教授為(wei) 共同通訊作者，南京林業(ye) 大學為(wei) 第一完成單位。該成果得到了江蘇特聘教授科研啟動經費、江蘇省自然科學基金、江蘇省農(nong) 業(ye) 科技自主創新資金、南京林業(ye) 大學標誌性成果培育項目等資助。

直接墨水書(shu) 寫(xie) 式3D打印技術可將二維MXene納米片按需定製成複雜的三維結構，然而大多數MXene墨水的流變性能較差，不能滿足3D打印的需求，且幹燥後的MXene納米片容易發生自堆疊現象，不利於(yu) 離子傳(chuan) 輸和擴散，進而影響3D打印器件的電化學性能。

針對上述問題，李美春教授、梅長彤教授研究團隊製備了一係列不同形貌和表麵電荷密度的木質纖維素納米纖維(CNF)，用於(yu) 改善MXene墨水的流變性能以及抑製MXene納米片的自堆疊，並結合3D打印和冷凍幹燥技術，成功定製了一係列具有高形狀保真度和幾何精度的3D多孔架構，構建了具備優(you) 異電化學性能的固態插式電容器。研究發現，一維CNF與(yu) 二維MXene之間通過氫鍵形成了凝膠網絡結構，從(cong) 而使複合墨水具有高屈服應力和動態粘彈性、獨特的剪切變稀行為(wei) 和優(you) 異的觸變性，賦予了複合墨水優(you) 異的3D可打印性。同時，3D打印電極內(nei) 部具有多層級孔結構，提高了表麵積可及性，降低了MXene片層的堆疊，並為(wei) 離子傳(chuan) 輸和擴散提供了有效的途徑，使3D打印固態插式電容器具備出色的電化學性能。該研究為(wei) 納米纖維素的高值化利用及電化學儲(chu) 能器件的個(ge) 性化定製提供了新的思路。